Nový prototyp tranzistoru možná poběží na frekvenci až 3000 GHz
18.8.2006, Architect, aktualita
Počítačoví designéři na univerzitě v Rochesteru, New York přechází na balistiku. Quentin Diduck, promovaný student na této špičkové univerzitě, vymyslel radikálně nový design „budoucích“ tranzistorů. „Každý se snaží vytvořit lepší tranzistory...
Počítačoví designéři na univerzitě v Rochesteru, New York přechází na balistiku.
Quentin Diduck, promovaný student na této špičkové univerzitě, vymyslel radikálně nový design „budoucích“ tranzistorů. „Každý se snaží vytvořit lepší tranzistory modifikováním současného modelu, ale to, co opravdu potřebujeme, je úplně nový typ. Už jsme prošli přes relé k elektronce, až k polovodičové fyzice. Nyní děláme další rozhodující krok na evoluční dráze.“
Další krok nese označení „Balistická deflexe (vychýlení) tranzistoru“ a je tak vzdálený, jako skok od tradičních tranzistorů k elektronkám. Namísto putování elektronů skrze tranzistor, jako by se jednalo o běh vody - balistický návrh odráží elektrony mimo deflektor (odchylovač, jako při hře atomového biliáru).
Názorné video je ke stažení zde: http://home.rochester.rr.com/sherwood/Ballistics.wmv
Přestože dnešním tranzistorům zbývá ještě řada let životaschopnosti, tak už dnes brzdí jejich rychlost kvantum tepla, které vydávají a elektrické „díry“ v ultra-tenkých přepážkách. Týmy výzkumníků po celém světě zkoumají nové tranzistorové návrhy, které by umožnily nové způsoby počítání u čipů v rychlostech, jež jsou nemyslitelné s těmi dnešními. Některé z těchto týmů již pracují na podobném jedno elektronovém tranzistoru, ale tyto modely stále počítají startováním a zastavováním elektronů, stejně jako je tomu u konvenčních designů. Ale BDT (balistická deflexe tranzistoru) přidává nový záhyb vychylující elektrony ve zvoleném směru trajektorie využívající jejich setrvačnost k „volnému“ přesměrování, namísto směrování elektronů na určené místo s nutností vynaložení značného množství energie.
Takovýto čip by spotřebovával jen malé množství energie, vytvářel velmi málo tepla a byl by velmi odolný vůči inherentnímu „šumu“ okolních elektronických součástí a navíc by byl velmi lehce vyrobitelný s použitím dnešních technologií. Všechny tyto faktory by umožnily vyrábět čipy s pracovní frekvencí v řádu THz. Mezinárodní vědecká nadace byla tak uchvácena návrhem tranzistoru, že poskytla dar týmu na Rochesterské univerzitě 1.1 miliónů dolarů, aby vyvinuli prototyp.
„Sestavili jsme unikátní tým, který převezme výzkum tohoto čipu“, říká Marc Feldman, profesor počítačového inženýrství na Rochesterské univerzitě. „Kromě mě a Quentina máme teoretické fyziky, obvodového návrháře a experta na počítačovou architekturu. Nenavrhujeme jen nový tranzistor, ale úplně nový archetyp. A pokud vím, toto je poprvé, kdy byl architekt zapojen v designu současných tranzistorů, na kterém je celá architektura postavena.“
Tým měl prozatím štěstí s konstrukcí prototypu. Balistický tranzistor je struktura v nano měřítku a před pár lety by jeho výroba byla nemožná. Jeho skutečný design znamená, že tento „velký“ prototyp je skoro tak malý, jako nejlepší obvyklý tranzistor, který vychází ze Silicon Valley. Feldman a Diduck jsou přesvědčení, že tento design umožní vytvářet tranzistory v ještě mnohem menších velikostech.
Ale zatím je zde ještě jedna nedořešená otázka. „Mluvíme tady o čipu s pracovní frekvencí v terahertzích, což je tisíckrát více, než co zvládají dnešní stolní tranzistory“, komentuje problém Diduck. „Musíme ještě vymyslet, jak testovat tyto tranzistory, protože v dnešní době neexistuje nic takového, jako je terahertzový oscilátor“.
Zdroje: Physorg a Science writer
Quentin Diduck, promovaný student na této špičkové univerzitě, vymyslel radikálně nový design „budoucích“ tranzistorů. „Každý se snaží vytvořit lepší tranzistory modifikováním současného modelu, ale to, co opravdu potřebujeme, je úplně nový typ. Už jsme prošli přes relé k elektronce, až k polovodičové fyzice. Nyní děláme další rozhodující krok na evoluční dráze.“
Další krok nese označení „Balistická deflexe (vychýlení) tranzistoru“ a je tak vzdálený, jako skok od tradičních tranzistorů k elektronkám. Namísto putování elektronů skrze tranzistor, jako by se jednalo o běh vody - balistický návrh odráží elektrony mimo deflektor (odchylovač, jako při hře atomového biliáru).
Názorné video je ke stažení zde: http://home.rochester.rr.com/sherwood/Ballistics.wmv
Přestože dnešním tranzistorům zbývá ještě řada let životaschopnosti, tak už dnes brzdí jejich rychlost kvantum tepla, které vydávají a elektrické „díry“ v ultra-tenkých přepážkách. Týmy výzkumníků po celém světě zkoumají nové tranzistorové návrhy, které by umožnily nové způsoby počítání u čipů v rychlostech, jež jsou nemyslitelné s těmi dnešními. Některé z těchto týmů již pracují na podobném jedno elektronovém tranzistoru, ale tyto modely stále počítají startováním a zastavováním elektronů, stejně jako je tomu u konvenčních designů. Ale BDT (balistická deflexe tranzistoru) přidává nový záhyb vychylující elektrony ve zvoleném směru trajektorie využívající jejich setrvačnost k „volnému“ přesměrování, namísto směrování elektronů na určené místo s nutností vynaložení značného množství energie.
Takovýto čip by spotřebovával jen malé množství energie, vytvářel velmi málo tepla a byl by velmi odolný vůči inherentnímu „šumu“ okolních elektronických součástí a navíc by byl velmi lehce vyrobitelný s použitím dnešních technologií. Všechny tyto faktory by umožnily vyrábět čipy s pracovní frekvencí v řádu THz. Mezinárodní vědecká nadace byla tak uchvácena návrhem tranzistoru, že poskytla dar týmu na Rochesterské univerzitě 1.1 miliónů dolarů, aby vyvinuli prototyp.
„Sestavili jsme unikátní tým, který převezme výzkum tohoto čipu“, říká Marc Feldman, profesor počítačového inženýrství na Rochesterské univerzitě. „Kromě mě a Quentina máme teoretické fyziky, obvodového návrháře a experta na počítačovou architekturu. Nenavrhujeme jen nový tranzistor, ale úplně nový archetyp. A pokud vím, toto je poprvé, kdy byl architekt zapojen v designu současných tranzistorů, na kterém je celá architektura postavena.“
Tým měl prozatím štěstí s konstrukcí prototypu. Balistický tranzistor je struktura v nano měřítku a před pár lety by jeho výroba byla nemožná. Jeho skutečný design znamená, že tento „velký“ prototyp je skoro tak malý, jako nejlepší obvyklý tranzistor, který vychází ze Silicon Valley. Feldman a Diduck jsou přesvědčení, že tento design umožní vytvářet tranzistory v ještě mnohem menších velikostech.
Ale zatím je zde ještě jedna nedořešená otázka. „Mluvíme tady o čipu s pracovní frekvencí v terahertzích, což je tisíckrát více, než co zvládají dnešní stolní tranzistory“, komentuje problém Diduck. „Musíme ještě vymyslet, jak testovat tyto tranzistory, protože v dnešní době neexistuje nic takového, jako je terahertzový oscilátor“.
Zdroje: Physorg a Science writer
